《第二节 金属的晶体结构》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第二节 金属的晶体结构（5页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第二节 金属的晶体结构1.三种典型金属晶体结构的晶体学特征FCC:face-centred cubic BCC:body-centred cubicHCP:hexagonal close-packed2. 多晶型性某种元素从一种晶体结构转变为另一种晶体结构的固态相变称为同素异构转变；而某种化合物经历上述的 固态相变称为同分异构转变或多晶型性转变；同素异构转变对于金属是否能够通过热处理操作来改变它的 性能具有重要意义。第三节金属的相结构合金：指由两种或两种以上的金属或金属与非金属经熔炼、烧结或其它方法组合而成并具有金属特性的物 质。合金化的目的是改变和提高金属材料的性能。组成合金的基本的、独立的
2、物质称为组元；相：指合金 中具有同一聚集状态、同一晶体结构和性质并以界面相互隔开的均匀组成部分；合金相可分为固溶体和中 间相两大类。1. 固溶体固溶体指以某一组元为溶剂，在其晶体点阵中溶入其它组元原子所形成的均匀混合的固态溶体。它最大的 特点是保持溶剂的晶体结构类型；根据溶质在固溶体点阵中的位置可分为置换固溶体和间隙固溶体；按固 溶度则分为有限固溶体和无限固溶体；按溶质在固溶体中的排布，则分为有序固溶体和无序固溶体；若按 溶剂类型则分为第一类固溶体和第二类固溶体。影响置换固溶体溶解度的因素： 晶体结构（晶体结构相同是形成置换/无限固溶体的必要条件） 原子尺寸因素 化学亲和力（电负性因素） 原子
3、价/电子浓度温度电子浓度计算公式：e A（100 - x） + Bxa100A、B：溶剂和溶质的原子价 x :溶质的原子数分数对于一价金属溶剂的极限电子浓度分别为：FCC ,1.36;BCC,1.48;HCP,1.75。（08年考过）形成间隙固溶体的条件：厶r 41%溶质为H，C,B等溶剂为过渡金属 形成有序固溶体/超结构的条件：p Q +*)p ：结合能 AABB-AB2说明：对于某些成分接近一定原子比的无序固溶体。当它从高温缓冷至某一临界温度时，溶质原子会从统计随机分布状态过渡到占有一定位置的规则排列状态，即发生有序化，形成有序 固溶体。影响固溶体有序化的因素：温度合金成分（比列）冷速2.
4、 中间相 中间相：组成合金相的异类原子有固定的比例，所形成的固相晶体结构与所有组元均不相同，且这种相成 分多数处在A在B中的溶解限度和B在A中的溶解限度之间，即落在相图的中间部位，根据影响因素可分 为：正常价化合物、电子化合物、原子尺寸因素化合物。正常价化合物的特点：I化学价符合原子价规律II电负性差越大，越稳定III有明显的金属特性电子化合物特点：举例：Mg Si2I电子浓度是决定晶体结构的主要因素II可用化学式表示其组成，但不符合化合价规律，成分在一定范 围内变化。III原子间的结合以金属键为主，有明显的金属特性举例：Y -黄铜原子尺寸因素化合物：根据结构不同可将原子尺寸因素化合物分为间隙
5、相、间隙化合物、拓扑密堆相。前两者组成原子半径差较 大，后者原子半径差较小。间隙相的特点：r rX 0.59复杂晶体结构M结合键为共价键和金属键，熔点和硬度均较高，是钢中的主要强化相。 举例：MC型、MC型、MC型、MC型，M代表Cr、Fe、W等过渡金属。37 323 66拓扑密堆相是由两种大小不同的金属原子所构成，大小原子通过适当的配合形成空间利用率和配位数都很 高的复杂结构，具有拓扑特征，又称TCP相。特点：由配位数为12、14、15、16的配位多面体堆垛而成 呈层状结构举例：拉弗氏相（Mg合金中的强化相），o相（钢中的脆硬相）金属间化合物的应用：超导体，半导体，强磁体，储氢材料，高温材料
6、，耐蚀材料，形状记忆材料等 第四节离子晶体结构1.离子晶体的结构规则I负离子配位多面体规则：在离子晶体中，正离子的周围形成了一个负离子配位多面体，正负离子间的平均距离取决于离子半径之和，而正离子的配位数则取决于离子半径之比。离子半径比、配位数与配位多面体的形状之间的关系：R+/R-正离子配位数负离子配位多面体00.1552哑铃状0.155 0.2253三角形0.225 0.4144四面体0.4140.7326八面体0.7321.008立方体1.0012最密堆积/十四面体II电价规则：在一个稳定的离子晶体结构中，每个负离子的电价z_等于或近似于与临近的各个正离子静电 键强度 S 的总和Z丄S丄(
7、)- i niS :第i种正离子静电键强度；Z :正离子电荷；i+n ：正离子配位数IH负离子多面体共用顶、棱和面的规则：在一配位结构中，共用棱，特别是共用面的存在，会降低这个结 构的稳定性。对于电价高、配位数低的正离子，此效应尤为显著。W不同类正离子配位多面体间的连接规则：在含有两种以上正离子的离子晶体中，一些电价较高、配位数 较低的正离子配位多面体之间，有尽可能互不结合的趋势。V节约规则：在同一晶体中，同种正离子与同种负离子的结合方式应最大限度的趋于一致。 2.典型离子晶体结构AB 型化合物:晶体 仝结 参、构数CsCl型结构NaCl型结构0 -ZnS/闪锌 矿型结构a -ZnS/纤锌 矿
8、型结构点阵结构类型简单立方面心立方面心立方六方晶系配位数/CN8644晶胞内原子数/Z1442举例CsBr、 CsIMgO 、 NiOCuClZnOAB 型化合物:参晶数体结 构点阵类型阴离子配位数阳离子配位数晶胞内原子数举例CaF /萤石型结2 构面心立方484C-ZrO2TiO/金红石型2结构四方晶系362PbO MnO2 20 -方石英结构复杂面心立方248NullAB 型化合物：23刚玉型结构（a -Al O ）:菱方晶系，CN： 4、6 Z=223同类结构：Cr O , -Fe 0。2 3 2 3ABO 型化合物：3钙钛矿/CaTiO型结构：立方晶系，CN： 12、6、6Z=13同类
9、结构： BaTiO、 PbTiO33方解石/CaCO型结构：菱方晶系，CN： 6Z=43ABO 型化合物：24尖晶石/MgAlO型结构：面心立方点阵CN： 4、6、4 Z=824同类结构： ZnFeO 、 MnAlO 。2 4243. 硅酸盐的晶体结构硅酸盐按其晶体结构可分为：孤岛状、组群状、链状、层状和骨架状（均以SiO为单元相互连接）4第五节 共价晶体结构金刚石型结构： 复杂面心立方结构 CN=4 Z=8代表：a -Sn、Si、Ge 等石墨结构：片层状结构第六节 聚合物的晶态结构 聚合物的晶态总是包含一定的非晶相1. 聚合物的晶体形态 聚合物的晶态多种多样，主要有单晶、片晶、球晶、树枝状晶、孪晶、纤维状晶和串晶。2. 聚合物的晶态结构模型缨状微束模型、折叠链模型、伸直链模型、串晶结构模型、球晶结构模型、Hosemann模型3. 聚合物的晶胞结构 无立方晶系，沿链方向与垂直于链方向原子间距不同，一个分子链可贯穿多个晶胞。 第七节 非晶态结构 非晶态物质具有短程有序的特点，而无晶体的长程有序性。非晶态物质包括玻璃、凝胶、非晶态金属和合 金，非晶态半导体，无定形碳及某些聚合物，可非为玻璃和其它非晶态物质。玻璃指具有玻璃转变点的非 晶态固体，玻璃与其它非晶态区别即在于有无玻璃转变点
